基于新型基板封裝技術(shù)的風(fēng)光互補LED照明控制器設計

1 引言

目前，風(fēng)光互補系統發(fā)展較快，風(fēng)光互補控制器種類(lèi)較多，但真正能很好的達到經(jīng)濟性.可靠性和安全性的系統還不多，其主要的原因之一是沒(méi)有一個(gè)良好的控制系統.風(fēng)光互補照明控制器工作在戶(hù)外環(huán)境中，是風(fēng)光互補系統的核心，對控制器的技術(shù)要求較高，在滿(mǎn)足使用功能的前提下還要做到控制智能化.可靠化.壽命長(cháng).穩定性好.

常規的光伏控制器在蓄電池充滿(mǎn)以后，會(huì )啟動(dòng)開(kāi)路保護模式，斷開(kāi)太陽(yáng)能電池板與蓄電池的充電回路，達到保護蓄電池的作用.但是對風(fēng)光互補照明系統而言，在蓄電池過(guò)充時(shí)風(fēng)機是不能直接進(jìn)行開(kāi)路保護，一般都是采用卸荷器對風(fēng)機進(jìn)行剎車(chē).

本文通過(guò)深入研究風(fēng)光互補照明系統工程應用存在的問(wèn)題，結合多年的實(shí)踐經(jīng)驗，提出了一種基于新型基板封裝的風(fēng)光互補LED照明控制器設計方法，其采用新穎的電路和特殊的電路封裝方式，很好的解決目前現有風(fēng)光互補照明系統出現的剎車(chē)故障問(wèn)題，提高了風(fēng)光互補照明系統的可靠性.

2系統構成

如圖1所示，風(fēng)光互補照明系統由風(fēng)力發(fā)電機.太陽(yáng)能電池板.蓄電池.控制器和卸荷器等五大部分組成.

整個(gè)系統中，控制器的功能主要包括蓄電池的充放電管理.LED燈的通斷及全功率/半功率控制.風(fēng)機的充電及卸荷控制.系統軟硬件方面的保護等.

3 系統設計

3.1控制器原理

風(fēng)光互補控制器按功能模塊分為控制電路與功率電路，如圖2所示.

控制電路包括單片機.AD轉換電路.顯示按鍵電路.10驅動(dòng)電路.硬件保護電路和接口電路;功率電路板采集到的蓄電池.太陽(yáng)能電池板.LED燈的電壓和電流信號通過(guò)接口電路送入AD轉換電路，AD轉換電路將信號轉換為單片機能夠識別的信號，送人單片機，由單片機對轉換后的結果進(jìn)行處理，然后給出控制指令，發(fā)送給顯示按鍵電路和IO驅動(dòng)電路;功率電路包括蓄電池電路.太陽(yáng)能電池板電路.LED燈電路.風(fēng)力發(fā)電機電路.卸荷比較電路.風(fēng)機卸荷電路和接口電路，外部設備蓄電池.太陽(yáng)能電池板.LED燈分別連接到蓄電池電路.太陽(yáng)能電池板電路和LED燈電路，經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機電路輸出的電壓信號送入卸荷比較電路，由卸荷比較電路比較，并發(fā)出控制指令至風(fēng)機卸荷電路.

3.2常規卸荷控制方法

在風(fēng)光互補照明系統中，當蓄電池過(guò)充或風(fēng)速過(guò)高時(shí)需要對風(fēng)機進(jìn)行剎車(chē)，常用的保護控制方法是經(jīng)過(guò)控制器AD轉換電路采集風(fēng)機整理輸出電壓，通過(guò)單限比較電路來(lái)判斷風(fēng)機卸荷與否.

如圖3所示，Vcc-Wind.GND-Wind分別為風(fēng)機整流后的輸出端，LM393D為比較芯片，2腳為比較器輸人參考電壓端.3腳通過(guò)分壓電阻R23.R24將風(fēng)機輸入電壓輸入到3腳.TVS為穩壓.防沖擊二極管，CIO為濾波電容.通過(guò)比較風(fēng)機整流后的電壓來(lái)產(chǎn)生門(mén)控型號Gate Shunt輸出高，低電平來(lái)控制是否卸荷.

如圖3所示，單限比較器很靈敏，理想情況下比較器的輸入電壓達到參考電壓時(shí)，比較器切換輸出狀態(tài)，但是實(shí)際情況下風(fēng)能隨機性較大，產(chǎn)生的電壓斷斷續續，比較器的開(kāi)關(guān)特性為非線(xiàn)性，于是會(huì )造成比較器平繁的切換狀態(tài)，抗干擾能力比較差.

這時(shí)控制風(fēng)機卸荷的MOS開(kāi)關(guān)管處于導通與半導通狀態(tài)，MOS容易燒毀，造成控制器的損壞.